القانون والنظام: نجح علماء المعهد في تنمية أسلاك نانوية طويلة ومنظمة

على الرغم من المزايا الرائعة التي تتمتع بها الأسلاك النانوية كأشباه موصلات، إلا أنها مخلوقات غير منضبطة وغير منظمة.

على الرغم من المزايا البارزة التي تتمتع بها الأسلاك النانوية كأشباه موصلات، إلا أنها مخلوقات غير منضبطة وغير منظمة، لذا فمن الصعب تحقيق إمكاناتها الكاملة في صناعة الإلكترونيات والكهربائيات الضوئية. اكتشف البروفيسور إرنستو يوسليفيتز وأعضاء مجموعته البحثية في معهد وايزمان للعلوم طريقة لتنمية أسلاك نانوية مصنوعة من مادة شبه موصلة أفقيًا على السطح، وتمكنوا لأول مرة من توجيهها لتنمو في هياكل منتظمة يبلغ طولها ملليمترًا -100. مرات أطول من الأسلاك النانوية التي تم الحصول عليها بطرق أخرى. تعد أشباه الموصلات ذات الهياكل المنظمة أساس معظم التقنيات المتقدمة، وقد يؤدي هذا البحث إلى تطوير أشباه الموصلات ذات الخصائص الكهربائية والضوئية المحسنة، ومناسبة لمجموعة واسعة من الاستخدامات، مثل الترانزستورات، وأجهزة LED، والليزر، والخلايا الكهروضوئية، أكثر.

تظهر نتائج الدراسة، التي نُشرت للتو في المجلة العلمية Science، أنه عندما تنمو الأسلاك النانوية بشكل متوازن على سطح متدرج أو محزز، يكون للسطح تأثير اتجاهي قوي على تكوينها. ونتيجة لذلك، يتم إنشاء هياكل منظمة وطويلة. وعلى النقيض من ذلك، فإن الطرق المستخدمة اليوم لإنتاج أسلاك نانوية عموديًا على السطح تؤدي إلى إنشاء أسلاك نانوية أقصر وغير منتظمة الشكل، وتكون جودتها أقل بكثير من تلك التي تم إنشاؤها بواسطة الطريقة الجديدة.

قام البروفيسور يوسليفيتس والطالب الباحث ديفيد تسافيون وباحث ما بعد الدكتوراه مارك شوارتزمان من قسم المواد والأسطح في كلية الكيمياء بأخذ بلورة الياقوت - المادة المستخدمة كركيزة لنمو أشباه الموصلات - وقطعوها بزوايا مختلفة بالنسبة إلى الطائرة البلورية. بهذه الطريقة، تم إنشاء عدة أنماط على السطح: ناعمة، متدرجة، أو محززة مثل الأكورديون. ثم قاموا بعد ذلك بزراعة أسلاك نانوية من مادة شبه موصلة تسمى نيتريد الغاليوم على هذه الأسطح - بشكل متوازن - باستخدام طريقة تستخدم عادةً لنمو أسلاك نانوية متعامدة مع السطح. وفي الواقع، فإن العامل الذي حد من فعالية استخدام هذه الطريقة حتى الآن هو صعوبة تنظيم الأسلاك النانوية نفسها في هياكل منظمة، والحاجة إلى "حصاد" الأسلاك النانوية المتعامدة من أجل ترتيبها بعد ذلك بشكل متوازن. طريقة.

البروفيسور يوسليفيتز: "لقد فوجئنا باكتشاف أن الخصائص الضوئية والكهربائية للأسلاك النانوية التي قمنا بتنميتها كانت على الأقل بنفس جودة تلك الخاصة بالأسلاك النانوية المزروعة عموديًا - بل إنها تجاوزتها، لأن نمو أشباه الموصلات على السطح عادة ما يسبب عيوبًا تضر بخصائصها". جودة."

على الرغم من أنه ليس من الواضح بعد بالضبط كيف يحدث النمو الأفقي للأسلاك النانوية، يعتقد البروفيسور يوسليفيتس وأعضاء فريقه أن القدرة على التحكم في وقت واحد في إنتاج الأسلاك النانوية عالية الجودة وترتيبها قد يفتح الباب أمام مجموعة متنوعة من التطبيقات التكنولوجية .
للمادة العلمية